Integrarea strategică a BIM, Digital Twins, Mixed Reality și a dronelor în proiectele de construcții. Ce ne spun specialiștii

octombrie 28, 2024

Industria construcțiilor a întârziat să adopte tehnologia digitală, ceea ce a dus la fluxuri de lucru ineficiente, depășiri frecvente de costuri și timp.

Cu toate astea, fie că ne dorim sau nu, viitorul construcțiilor este aici, și este implicat în implementarea unui set de tehnologii precum BIM, Digital Twins, realitate augmentată, inteligență artificială, sau Mixed Reality. Acestea pot îmbunătăți substanțial eficiența și productivitatea prin inovare sporită și colaborare, reducând lipsurile de informații și discrepanțele de date. 

Cum pot BIM și Digital Twins să accelereze proiectele de construcție

Progresele tehnologice continuă să redefinească modul în care proiectăm, construim și gestionăm clădirile și spațiile. Building Information Modeling (BIM) și Digital Twins au apărut ca instrumente de transformare, revoluționând fiecare etapă a procesului de construcție. De la proiectarea inițială până la managementul facilităților mult timp după finalizarea proiectului, BIM permite vizualizarea și asigură execuția eficientă a proiectelor complexe.

Beneficiile oferite de progresele BIM pot fi experimentate pe proiecte de toate tipurile și dimensiunile, construind o reprezentare virtuală a unui proiect și a tuturor activelor. Toate părțile interesate pot accesa informații fiabile, facilitând colaborarea, reducând riscurile și îmbunătățind rentabilitatea investiției.

Cătălin Podaru, CEO & Founder Leviatan Group ne dezvăluie că pentru Ubitech „la momentul actual proiectăm exclusiv în sistem 3D și astfel reducem apariția erorilor care pot să apară în procesul de proiectare și execuție, codificăm fiecare livrabil cu un cod unic, care ne permite versiuni în mediul nostru comun de date și utilizarea documentației ca singura sursă de adevăr a proiectului, stabilim un minimum de informații pentru fiecare livrabil și astfel ne asigurăm că avem același nivel de calitate pentru fiecare proiect, indiferent de mărimea sau complexitatea acestuia.”

Cele mai cunoscute proiecte la nivel mondial în care s-au folosit BIM și Digital Twins (gemenii digitali) sunt The Shard (zgârie-nori din Londra), One World Trade Center (Manhattan, New York), și Museum of The Future (Dubai). Aceste construcții nu arată doar puterea BIM în abordarea diverselor provocări, dar exemplifică și modul în care Digital Twins deschide calea structurilor durabile și avansate în peisajul urban modern.

Însă cum pot fi folosite BIM și Digital Twins și în ce procese? Iată:

  • design și vizualizare (LiDAR și prelucrări fotogrammetrice pot fi folosite pentru a crea modele 3D detaliate ale peisajului actual și infrastructurii existente)
  • în planificarea construcțiilor, programarea resurselor și coordonarea livrărilor de materiale
  • cu gemenii digitali, simulările virtuale de construcție ajută la optimizarea fluxului de lucru, la îmbunătățirea siguranței șantierului și la minimizarea perturbărilor din zonele înconjurătoare în timpul construcției. Pe măsură ce sunt finalizate mai multe benchmark-uri, gemenii digitali sunt actualizați fie prin documentație, fie prin scanări recurente ale spațiului.
  • permit detectarea ciocnirilor între diferite sisteme sau componente ale clădirii, precum elemente structurale, sisteme MEP, sau caracteristici arhitecturale, reducând astfel întârzierile de construcție și evitând reparații costisitoare
  • fac colaborarea dintre diferitele echipe mult mai ușoară, centralizând informațiile într-un model BIM partajat, asigurându-se integritatea designului pe tot parcursul procesului de construcție
  • sunt folosite pentru managementul facilităților, oferind informații neprețuite despre cerințele de întreținere, optimizarea performanței clădirii, pentru a se reduce consumul de energie, a monitoriza calitatea aerului, și a asigura confortul și siguranța ocupanților.

Pentru compania Quadratum Architecture, implementarea BIM vine deja cu beneficii. Emanuel Gabriel Vișan, Partener Quadratum Architecture & Managing Partner ne mărturisește că “BIM ne permite să muncim mai eficient, eliminând multe dintre operațiunile redundante și consumatoare de timp necesare pentru coordonarea între diversele specialități implicate într-un proiect. În loc să petrecem ore întregi pentru a asigura alinierea planurilor și specificațiilor între arhitecți, ingineri și alte părți implicate, BIM centralizează toate informațiile într-un model digital unic. 

Mai mult, BIM reduce considerabil riscurile de erori umane prin integrarea tuturor datelor într-un singur model digital coerent, asigurând că toate părțile implicate lucrează cu aceleași informații actualizate. Aceasta contribuie la acuratețea și exactitatea proiectelor, reducând posibilitatea de apariție a erorilor și inconsistențelor. Un alt avantaj al utilizării BIM este corelarea cu piețele externe.”

Un avantaj major al BIM este eliminarea marjei de eroare. Folosit în construcția podului Randselva din Honefoss, Norvegia (un pod din beton de 634 metri bazat exclusiv pe BIM, ce a avut peste 200 de faze de turnare), antreprenorul a putut extrage liste relevante de îndoire a barelor din fișierele de export IFC.

În România, STRABAG a utilizat BIM la un proiect de infrastructură rutieră în Oradea, dar și la extinderea Aeroportului din Iași, menționând că „una dintre provocările în aplicarea metodologiei BIM la extinderea Aeroportului Iași a fost legată de formarea echipei de proiect, având în vedere că este un proces relativ nou, iar specialiștii pe piața din România nu sunt numeroși. O altă provocare a fost reprezentată de colectarea datelor din șantier și comunicarea lor către echipa BIM, pentru corelarea modelului 3D cu stadiul execuției. Ambele au fost depășite prin asigurarea de training-uri potrivite pentru procesele implementate și de suport prin prezența unui specialist în șantier, care să acționeze ca legătura între proiect și echipa BIM.

Dacă ne raportăm la construirea unei linii de metrou, există o gama vastă de orchestrare tehnologică, operațională și managerială ce trebuie stăpânită pentru a completa viziunea unui clientul. Pentru a realiza strategia BIM a proiectului Fornebubanen din Oslo, unde client este Etat Fornebubane, echipele de proiectare lucrează într-un mediu comun de date, ce cuprinde opt platforme: Teams/Sharepoint, BIM 360 Docs, BIM 360 Collaborate, Trimble Novapoint Quadri, File server, BIMCollab Cloud, dRofus Asset DB și Omega365. 

Diferențele dintre Digital Twins și BIM

Poate fi destul de ușor să confundăm Digital Twins cu modelele 3D folosite în procesul BIM. Până la urmă, ambele sunt reprezentări digitale ale spațiilor fizice. Cu toate acestea, există câteva diferențe cheie. De exemplu, Digital Twins oferă o redare virtuală fotorealistă a unui spațiu și se poate integra cu senzori loT și alte soluții digitale, acționând ca o replică vizuală ce surprinde cu acuratețe caracteristicile fizice ale sistemului.

Pe scurt, BIM vă ajută să proiectați și să construiți o clădire, pe când Digital Twins vă ajută să întrețineți și să operați aceea clădire. 

Prin utilizarea tehnologiilor de scanare 3D și Mixed Reality, împreună cu modelarea informațională a clădirilor (BIM), specialiștii noștri creează o dimensiune digitală completă a construcțiilor pe care le realizează.

Modelul Digital Twins le permite specialiștilor noștri să creeze proiecte inteligente, care respectă standardele actuale de sustenabilitate şi viitoarele standarde referitoare la clădiri cu o amprentă de carbon neutră. Pentru beneficiarii proiectelor noastre, modelul Digital Twins reprezintă o oportunitate de a maximiza utilizarea softurilor de Facility Management,” ne-a spus Cătălin Podaru, CEO & Founder Leviatan Group.

Industria construcțiilor în era dronelor 

În ciuda progreselor tehnologice, reducerea decalajului dintre construcția virtuală și cea fizică rămâne o provocare. Acest decalaj poate fi abordat prin folosirea unor instrumente inteligente, prin imagini aeriene capturate de drone, pentru a se monitoriza și urmări progresul construcției, și pentru a se genera hărți și modele 3D.

Integrarea imaginilor aeriene și a software-ului avansat în monitorizarea construcțiilor reprezintă un progres esențial în abordarea provocărilor industriei. Prin combinarea datelor în timp real de la drone cu scheme virtuale de proiectare, părțile interesate din domeniu pot atenua riscurile și asigura conformitatea cu standardele și specificațiile necesare.

Avantajele utilizării dronelor atunci când sunt integrate cu BIM sau VR

Dronele sunt extrem de importante în proiectele Digital Twins, datorită capacității de a efectua inspecții repetate și amănunțite pe parcursul ciclului de viață al unei clădiri, fără a trimite o întreagă echipă pe șantier. Acestea sunt deja utilizate pe scară largă, de la stadiu inițial al șantierului, până la urmărirea progresului și la gestionarea stării și nevoilor de întreținere de după construcție. Mai mult, eficiența acestora în topografie, cartografiere, proiectare, construire și inspectare a structurilor ample este una majoră.

Utilizarea dronelor nu este limitată la clădiri sau spații, ci pot fi folosite și pentru proiectarea de noi drumuri și poduri. Dronele monitorizează cu succes traficul în timp real, ce devine un instrument valoros în astfel de proiecte. Pe de altă parte, colectarea rentabilă a datelor de clasificare a vehiculelor pe baza lungimii indică importanța dronelor în proiectarea pavajelor, dacă luăm în considerare variațiile de greutate și dimensiune. Contribuția dronelor în dezvoltarea orașelor inteligente, a drumurilor și a podurilor confirmă rolul acestora în planificarea urbană modernă. 

De asemenea, atunci când sunt integrate cu BIM, pot îmbunătăți productivitatea construcției prin monitorizarea procesului, dar și a livrării materialelor și utilizării echipamentelor. De fapt, versatilitatea dronele este evidentă prin capacitatea de a colabora la ridicarea echipamentelor grele, la asamblarea structurilor sau la livrarea acestora la înălțime. 

Cum îmbunătățesc dronele, realitatea virtuală și BIM siguranța șantierului de construcții

Cu scopul de a obține zero incidente pe fiecare șantier, tehnologii precum BIM, realitate virtuală, și aeronave fără pilot (engleză unmanned aerial vehicle – UAV) sunt folosite pentru a atenua potențialele riscuri de siguranță, chiar înainte ca echipele de construcții să demareze un proiect. 

De la locație, distanțe critice de ridicare sau de depozitare a materialelor și până la condițiile muncitorilor, cu ajutorul acestor tehnologii antreprenorii și șefii de echipe pot înțelege mai bine riscurile potențiale care pot exista în cadrul proiectelor.

Integrarea tehnologiilor precum BIM, realitatea augmentată, IoT, a dronelor și automatizarea în procesele de construcție va deveni din ce în ce mai solicitată, din rațiuni de eficiență, precizie și de gestionare a proiectelor de construcții complexe,” ne declară într-un interviu Răzvan Pârvulescu, Head of Business Development BTDConstruct & Ambient.

Prin utilizarea BIM, se poate coordona șantierul și tot ce ține de logistica acestuia, precum activitățile de construcție, locațiile macaralelor, securitatea perimetrului și a gardurilor, identificând astfel congestionarea proiectului și potențialele pericole la fața locului. În plus, vizualizarea 3D sau randările arhitecturale 3D pot reduce decalajul de comunicare, eliminând barierele lingvistice care ar putea duce la erori. 

În timpul unei survolări pe șantier a unei drone, comunicarea bidirecțională în timp real poate avea loc oriunde, fie prin conexiune radio între muncitori și șef de șantier, fie prin video în direct, folosind drona ca pe un telefon. 

Mixed Reality în contextul construcțiilor

Mulți percep Mixed Reality (realitatea mixtă) ca pe un concept futurist care încă nu și-a găsit locul în industria construcțiilor. Cu toate astea, există numeroase avantaje în adoptarea acestei tehnologii. În această industrie, Mixed Reality (definită „Virtuality Continuum” de Paul Milgram în 1994), îmbunătățește fluxul de informații și face munca mult mai eficientă. Este ușor de utilizat, fiindcă simulează situații din viața reală, eliminând în același timp limitările lumii fizice. 

Cătălin Podaru, CEO & Founder Leviatan Group ne dezvăluie că utilizează „Mixed Reality într-un mod integrativ cu celelalte instrumente de lucru pentru a automatiza, pentru a coordona și a avea un plus de control în activitățile de urmărire și a execuției acestora, în cadrul tuturor proiectelor noastre. 

De asemenea, utilizăm tehnologia Mixed Reality în pregătirea studenților, în cadrul stagiilor noastre de practică și internship sau în diferite sesiuni pe care le organizăm în colaborare cu universitățile din România.” 

Mixed Reality (MR) a câstigat de fapt această etichetă „mixtă” fiindcă folosește tehnologia imersivă pentru a îmbina împrejurimile virtuale și reale, permițând utilizatorilor să perceapă spațiul actual suprapus cu informații holografice dintr-un model 3D. Iar faptul că nu se pierd date, face din Mixed Reality cea mai avantajoasă tehnologie.

MR în construcții promovează cooperarea eficientă între părțile interesate ale proiectului. Echipele pot vizualiza și interacționa cu datele holografice partajate în timp real, indiferent de locația lor fizică, folosind căști MR și alte echipamente. Acest lucru încurajează comunicarea mai ușoară și rezolvarea mai rapidă a problemelor, permițând în același timp cooperarea de la distanță în fazele incipiente ale proiectului, chiar și din diferite țări.

Deși Mixed Reality este gata să revoluționeze industria construcțiilor în anii ce urmează, calea către adoptarea pe scară largă a acestei tehnologii nu este lipsită de provocări. Costurile asociate cu hardware-ul, dezvoltarea software-ului și personalul calificat pot fi substanțiale. Maparea spațială precisă și nevoia de forță de muncă instruită adaugă complexitate implementării. Mai mult, se poate necesita chiar o schimbare culturală în cadrul companiilor.

Viitorul construcțiilor digitale

Pe măsura ce avansăm, industria construcțiilor ar trebui să urmărească îndeaproape peisajul evolutiv al BIM, Digital Twins, Mixed Reality sau al dronelor și inteligenței artificiale. Vor fi necesare investiții în cercetare, dezvoltare și formare a forței de muncă pentru a valorifica întregul potențial al acestor tehnologii, ce au puterea de a transforma practicile de construcție, făcând proiectele mai eficiente, precise și sigure. 

Viitorul construcțiilor se va baza tot pe mult pe astfel de inovații, iar posibilitățile sunt atât incitante, cât și transformatoare.

Acest articol face parte din catalogul TOP 100 Antreprenori Generali în Construcții 2024, care poate fi comandat AICI.